Date of Award

9-2022

Document Type

Thesis

Degree Name

Doctor of Philosophy in Ecology and Environmental Sciences

Department

Biology

First Advisor

Taoufik S. Ksiksi

Abstract

This study assessed the water stress mitigating effects of elevated CO2 on Chloris gayana Kunth cv. Katambora (Rhodes grass) and Medicago sativa L. cv. SuperFast (alfalfa) plants, and how the seed inoculation with one of the ACC deaminase producing plant growth promoting rhizobacterium (PGPR) supplemented the stand-alone plant drought stress mitigating effects of elevated CO2, under different growing conditions in the United Arab Emirates (UAE). Multiple growth and physiology related variables were measured from the plants in response to different treatment combinations made of CO2, watering treatments (WT), and PGPR, based on the research design used in this study. In both greenhouse experiments, plant biomass did not change for the water-stressed alfalfa plants exposed to 1000 ppm CO2 indicating that the 1000 ppm CO2 treatment mitigated water-stress effects relative to the control treatment. However, the 1000 ppm CO2 failed to nullify water stress effects on biomass of the Rhodes grass plants. In both greenhouse experiments, the 1000 ppm CO2 mitigated drought stress effects and further increased growth of water-stressed alfalfa plants inoculated with isolate 22 (ACC deaminase producing PGPR), whereas in Rhodes grass, the 1000 ppm CO2 could not mitigate the water stress impacts by itself without the supplementary effects contributed by the isolate 22. Changes in stomatal conductance, abscisic acid, proline, and glycine betaine contents, and chlorophyll fluorescence parameters varied in correlation with the changes in growth. The results from this study indicated that the ACC deaminase producing rhizobacterium (isolate 22) could be a good candidate for co-application with other elevated CO2 levels, as it supplemented the water stress mitigating effects of the 1000 ppm CO2 under different growing conditions. However, more future studies are recommended using various combinations of elevated CO2 × WT × ACC deaminase producing PGPR under field conditions to assess the broad impacts of the combinations in different competitive soil environments involving other microbes.

Arabic Abstract


التأثير المجتمع للتخصيب بغاز ثاني أكسيد الكربون وضغط الماء على نمو وظائف النباتات الملقحة ببكتيريا جذورية ACC Deaminase منتجة لحمض الآمنيس

قيمت هذه الدراسة القدرة على تخفيف ضغط الماء باستخدام التخصيب بغاز ثاني أكسيد الكربون على عشب رودس والبرسيم الحجازي Chloris gayana Kunth cv. Katambora (Rhodes grass) و Medicago sativa L. cv. SuperFast (alfalfa)، وكيف أن تلقيح البذور بأحد البكتيريا الجذورية المنتجة لإنزيم الآمنيس ACC deaminase الذي يعمل على تعزيز نمو النباتات (PGPR) قد استكمل تأثيرات تخفيف إجهاد النبات القائم بذاته لتأثير ثاني أكسيد الكربون المرتفع في ظل ظروف نمو مختلفة في الإمارات العربية المتحدة. تم قياس متغيرات متعددة متعلقة بالنمو و وظائف الأعضاء (لفيسيولوجيا) ن النباتات استجابة لمجموعات العلاج المختلفة المشكلة من من ثاني أكسيد الكربون، علاجات الري (WT)، والبكتيريا الجذورية المحفزة للنمو (PGPR) بناء على تصميم البحث المستخدم في هذه الدراسة. في كلا الدراستين في البيوت البلاستيكية، لم تتغير الكتلة الحيوية النباتية لنباتات البرسيم المعرضة لجهد الماء والتي تعرضت لـ1000 جزء في المليون من ثاني أكسيد الكربون مما يشير إلى أن معالجة 1000 جزء في المليون من ثاني أكسيد الكربون قد خففت من آثار الإجهاد المائي. ومع ذلك، فشل التخصيب بـ 1000 جزء في المليون من ثاني أكسيد الكربون في إبطال تأثيرات الإجهاد المائي على الكتلة الحيوية لنباتات أعشاب رودس. في كلتا التجربتين الدفيئة في البيوت البلاستيكية، خففت 1000 جزء في المليون من ثاني أكسيد الكربون من آثار الإجهاد الناتج عن الجفاف وزيادة أخرى في نمو نباتات البرسيم المتأثرة بضغط الماء والمُلقحة بعزل 22 ACC deaminase ينتج PGPR، بينما في عشب رود س ، لم يتمكن تخصيب 1000 جزء في المليون من ثاني أكسيد الكربون من آثار الإجهاد المائي في حد ذاته دون التأثيرات التكميلية التي ساهمت بها العزلة 22 . تباينت التغييرات في توصيل الثغور في أوراق النباتات، وحمض الأبسيسيك، والبرولين، والجليسين بيتين، ومعلمات الكلوروفيل في الارتباط مع التغيرات في النمو. أشارت النتائج التي توصلنا إليها إلى أن بكتيريا الجذورية التي تنتج حمض ACC (عزل 22) هي مرشح جيد للتطبيق المشترك مع التخصيب بغاز ثاني أكسيد الكربون لأنه يكمل تأثيرات تخفيف الإجهاد المائي لثاني أكسيد الكربون المرتفع في ظل ظروف نمو مختلفة. ومع ذلك، يوصى بمزيد من الدراسات المستقبلية باستخدام مختلف مجموعات من التطبيقات المذكورة خلال الدراسة (تخصيب ثاني اكسيد الكربون، ضغط الماء، البكتيريا الجذورية المنتجة لحمض الآمنيس ACC) في ظل الظروف الميدانية لتقييم التأثيرات الواسعة للتركيبات في بيئات التربة التنافسية المختلفة التي تنطوي على ميكروبات أخرى .

Download

Included in

Biology Commons

Share

COinS